S s i t s em e m z a a k oč ko e č n e j n e Zadaci

Transcript

1 Zadaci - normalno usporavanje vozila - naglo usporavanje vozila - obezbeđivanje vozila u zakočenom položaju - rekuperacija energije (ako sistem omogućava) Sistem za kočenje 1

2 Sistem za kočenje Zahtevi - precizna regulacija intenziteta kočenja - stabilno kretanje tokom kočenja - male sile aktiviranja na komandama - visoka pouzdanost - jednostavno održavanje - kočenje bez škripe ili drugih neželjenih pojava - mala potrošnja energije - rekuperacija energije... 2

3 Princip rada: pretvaranje kinetičke energije vozila u pokretu trenjem (ili nekim drugim načinom) u toplotu (ili skladištenje energije za rekuperaciju) Kontrolisani otpor obrtanju pokretnih elemenata u vezi sa točkovima Sistem za kočenje 3

4 Sistem za kočenje Kočni sistem mora zadovoljiti uslove propisane zakonskim regulativama (ECE R-13, Pravilnik o podeli... i tehničkim uslovima..). Uticajni faktori - brzina vozila - težina vozila - uzdužni nagib puta - vrsta podloge... Funkcije sistema: Radno kočenje Pomoćno kočenje Parkirno kočenje Dugotrajno usporavanje 4

5 Kočenje vozila m g sinα - kočne sile F K realizuju se u kontaktu pneumatika sa tlom - otpor vazduha F W, otpor kotrljanja F f i otpor savladavanja uspona deluju kao i kočne sile - na nizbrdici nastaje sila koja pokreće vozilo (m g sinα): treba je savladati ako se ne želi povećanje brzine 5

6 Kočeni točak - moment inercije točka je zanemaren (v = const) 6

7 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja Proces kočenja se odvija po fazama: Prva faza zakašnjenje, obuhvata: psihofizičku reakciju vozača odziv kočnog sistema do trenutka početka porasta sile kočenja (poništavanje zazora, elastične deformacije elemenata, porast pritiska...) Trajanje prve faze: t 1 = vreme zakašnjenja Druga faza aktiviranje sistema porast pritiska, uspostavljanje reakcija veze na pojedinim elementima uključujući točak Trajanje druge faze: t 2 = vreme aktiviranja sistema Treća faza puno usporenje, a = a P sile kočenja dostigle punu vrednost dostignuto puno usporenje Trajanje treće faze: t 3 vreme kočenja sa punim usporenjem Napomena: puno usporenje je vrednost koja odgovara datom pritisku u hidrauličkom sistemu (tj. pritisku na pedalu kočnice); ne podrazumeva se obavezno da je reč o maksimalno mogućoj vrednosti sa stanovišta iskorišćenja prijanjanja

8 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja Ukupni pređeni put i potrebno vreme za zaustavljanje vozila: s Z put zaustavljanja OBUHVATA SVE TRI FAZE t Z vreme zaustavljanja Pređeni put i vreme u fazi punog usporenja: s K put kočenja OBUHVATA SAMO FAZU PUNOG USPORENJA t K vreme kočenja Prva faza zakašnjenje, i druga faza aktiviranje sistema Zbog subjektivnog uticaja vozača i većeg broja parametara vozila koji se teško mogu uzeti u obzir, koriste se empirijski / statistički podaci. Treća faza vreme punog usporenja (s K,t K ), a = a P Vrši se analitičko razmatranje prema zakonima mehanike i dinamike vozila.

9 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja a (m/s 2 ) Ubrzanje, brzina i put u toku vremena t i a P t 1 vreme zakašnjenja t 1 reakcija vozača ~0,6 0,7 s v (m/s) t 2 t 3 t (s) odziv sistema ~0,05 s t 2 vreme aktiviranja sistema t 0 ~0,15 s v 0 v 1 =v 0 v 2 t 3 vreme punog usporenja t i izgubljeno vreme (def.) s (m) v 3 =0 t (s) t2 ti t1+ 2 a P puno (maksimalno) usporenje s 3 v 0 početna brzina s 2 s 1 s Z s Z = s 1 + s 2 + s 3 put zaustavljanja t Z = t 1 + t 2 + t 3 vreme zaustavljanja t (s) s 3 =s K, t 3 =t K VREME / PUT KOČENJA

10 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja a (m/s 2 ) t i t 1 t2 ti t1+ 2 a (m/s 2 ) t (s) t i t (s) Interpretacija pojma izgubljeno vreme : ekvivalentne kočne performanse

11 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja Izmerene krive usporenja stvarni izgled Izvor: Uroš Branković, MSc rad

12 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja PUT ZAUSTAVLJANJA: s Z = s 1 +s 2 +s 3 s Z = v 0 (t 1 + t2 ) v0 2 a P ap t t2 (ti t1+ ) 2 - IZGUBLJENO VREME s = v t + Z 0 i 2 v 0 2 a P Uticaj vozača i konstr. karakteristika kočnog sistema Kočenje pri punom usporenju a P Dobijeno rešenje je ekvivalentno slučaju kada kočenje počinje tek nakon vremena t i (vozilo se za to vreme kreće nepromenljivom početnom brzinom v 0 ), a potom odmah započinje kočenje sa punim usporenjem a P.

13 Određivanje puta kočenja i puta zaustavljanja PUT ZAUSTAVLJANJA: s Z = v 0 t + i 2 v0 2 a P PUT KOČENJA: s K = 2 v0 2 a P

14 Iskorišćenje prijanjanja pri kočenju Podsetnik: ϕ ϕ MAX s=1 tj. s=100% - blokiran točak ϕ 0 ϕ S ϕ = ϕ 0 R X = ϕ G ϕ = ϕ MAX ϕ ϕ = ϕ S s Optimalno kočenje potpuno iskorišćenje raspoloživog prijanjanja Nedovoljno kočenje nedovoljno iskorišćenje prijanjanja (najčešće!) Suvišno kočenje nedovoljno iskorišćenje prijanjanja, gubitak upravljivosti / stabilnosti

15 Iskorišćenje prijanjanja pri kočenju ϕ ϕ MAX s=1 tj. s=100% - blokiran točak ϕ 0 ϕ S ϕ = ϕ 0 R X = ϕ G ϕ = ϕ MAX ϕ ϕ = ϕ S s Mogući slučajevi: Obe osovine koče sa Jedna osovina koči sa, druga sa ili Obe osovine koče sa ili POTPUNO ISKORIŠĆENJE PRIJANJANJA NEPOTPUNO ISKORIŠĆENJE PRIJANJANJA Od čega to zavisi?

16 Uticaj raspodele kočnih sila na upravljivost i stabilnost vozila Prema ECE13 zahteva se da prvi blokiraju prednji točkovi [izvor: J.Todorović, Kočenje m.v.] Blokiranje prednjih točkova gubitak upravljivosti (povoljnija reakcija sa stanovišta netreniranog vozača) Blokiranje zadnjih točkova gubitak stabilnosti

17 Uticaj blokiranja točkova na upravljivost Vođenje vozila po zadatoj putanji BOČNA REAKCIJA NA TOČKU Blokiranje točka NEMOGUĆNOST REALIZACIJE BOČNE SILE m v R K 2 Blokiranje prednjih točkova GUBITAK UPRAVLJIVOSTI SPREG Blokiranje zadnjih točkova GUBITAK STABILNOSTI Obezbeđenje bočne reakcije na obe osovine UPRAVLJIVO I STABILNO VOZILO Povoljnija situacija za netreniranog vozača!

18 Sistem za kočenje Radnim kočenjem se progresivno smanjuje brzina kretanja vozila, po potrebi do zaustavljanja, bez obzira na brzinu kojom se ono kreće i opterećenje vozila ako je ono u deklarisanim granicama, a na putu sa uzdužnim nagibom na kome je predviđeno kretanje tog vozila. Radna kočnica mora dejstvovati na sve točkove vozila*. Sva vozila moraju imati radnu kočnicu. * ne mora kod traktora i radnih mašina Pomoćno kočenje omogućava da se vozilo uspori i zaustavi ako dođe do najviše jednog otkaza u prenosnom sistemu radnog kočenja, sa regulisanim intenzitetom kočenja, pri čemu jedna ruka vozača mora biti slobodna radi upravljanja vozilom. Pomoćna kočnica često ima ulogu i parkirne kočnice (npr. u putničkim automobilima). 18

19 Sistem za kočenje Parkirno kočenje sprečava pomeranje zaustavljenog vozila. Sva vozila moraju imati mehaničku parkirnu kočnicu*. * postoje izuzeci: motocikli i sl. Dugotrajno usporavanje vozila omogućava usporavanje vozila pri kretanju vozila na putu sa uzdužnim padom, za čega se koristi dopunska kočnica. Teretna vozila najveće dozvoljene mase preko 9 t i teški autobusi (M 3 ) moraju imati sistem za dugotrajno usporavanje. 19

20 Sistem za kočenje Efikasnost kočenja vozila se izražava preko kočnog koeficijenta Kr koji predstavlja procentualni odnos ukupne sile kočenja prema težini vozila ΣF K - zbir svih kočnih sila ostvarenih pri merenju, N M u - ukupna masa vozila, kg g - ubrzanje zemljine teže, g = 10 m/s 2 M u g - težina vozila, N 20

21 Sistem za kočenje 21

22 Sistem za kočenje Sila kojom se dejstvuje na komandu parkirne kočnice za putničke automobile i traktore ne sme biti veća od 40 dan, a za druga motorna vozila ne sme biti veća od 60 dan. Pri upotrebi radne i pomoćne kočnice razlika sile kočenja na točkovima iste osovine ne sme biti veća od 30%, pri čemu se za osnovu izračunavanja uzima procenat od veće sile. Parkirna kočnica motornog vozila, odnosno priključnog vozila kad je ono odvojeno od vučnog vozila, mora obezbediti kočenje sa kočnim koeficijentom od 15%. 22

23 Struktura sistema za kočenje komandni mehanizam (1, 2, 3) izvor energije (1, 4) prenosni mehanizam (5, 9) izvršni elementi - kočni mehanizam, kočnice (6, 7) 23

24 Struktura sistema za kočenje komandni mehanizam nožni ručni automatski izvor energije vozač vozač uz pojačanje spoljašnjim izvorom energije (delimično servo-dejstvo) motor (puno servo-dejstvo) prenosni mehanizam hidraulički pneumatički mehanički hidropneumatički električni izvršni elementi - kočni mehanizam mehanički: disk kočnice, doboš kočnice električni hidrodinamički mesto dejstva točkovi vozila transmisija 24

25 Kočnice Zadatak radne kočnice je da generiše sile koje se protive obrtanju točka, a time i kretanju vozila. Mehaničke kočnice generišu sile (suvog) trenja. Sile trenja se generišu između obrtnih elemenata kočnice, koji su vezani za točkove i njenih nepokretnih elemenata, vezanih za elemente vozila koji se ne obrću sa točkovima (nosač točka). Konstruktivna rešenja: - disk kočnice - doboš kočnice Ostali načini rada drugih vrsta kočnica: - elektromagnetni ili hidrodinamički usporači: pretvaranje u toplotu (privredna vozila) - motorna kočnica (privredna vozila) - generatorski režim rada u EV i HEV: skladištenje električne energije 25

26 Disk kočnice obrtni element kočnice: disk, povezan sa točkom nepokretni elementi: čeljust sa pločicama, povezani sa nosačem točka 26

27 Disk kočnice D obimna sile kočenja i normalne sile kojom se pritiska obloga F KD = 2 μ F N kočni moment: M K = F KD r r (r s + r u )/2 kočna sila na točku: F K = M K / r D = F KD r / r D 27

28 Disk kočnice - dobra disipacija toplote - manja osetljivost na promenu koeficijenta trenja između frikcionih površina i kočnih obloga - ustaljenije kočne performanse i bolja stabilnost vozila pri kočenju u uslovima kada postoji razlika koeficijenata trenja u kočnicama na levoj i desnoj strani vozila - samočišćenje - linearnost sile aktiviranja i kočne sile (dobro za ABS i ESP) - relativno velika sila aktiviranja 28

29 Disk kočnice 1. disk 2. klip kočnog cilindra 3. čeljust 4. pločica sa frikcionom oblogom 5. nosač točka - simetrično dejstvo - kruta konstrukcija - veće dimenzije i masa - više elemenata - samo za hidrauličko aktiviranje 29

30 1. disk 2. klip kočnog cilindra 3. čeljust 4. pločica sa frikcionom oblogom 5. nosač točka 6. vođica čeljusti kompaktnije postoji trenje u vođicama pojava zakošenja Disk kočnice 30

31 Čeljust disk kočnice A - pokretni deo čeljusti, B - vođica čeljusti sa zaštitnom manžetnom, C - zaptivna gumica klipa, D - klip, E - zaštitna manžetna, F - pločice sa frikcionom oblogom, G - nepokretni deo čeljusti 31

32 Disk kočnice Zaptivka klipa disk kočnice mehanizam vraćanja klipa u početni položaj 32

33 Disk kočnice - položaj na osovini 33

34 Disk kočnice - privredna vozila mehaničko aktiviranje disk kočnice za pneumatičke prenosne mehanizme 34

35 Disk kočnice - privredna vozila mehaničko aktiviranje disk kočnice za pneumatičke prenosne mehanizme 35

36 Doboš kočnice obrtni element kočnice: doboš, povezan sa za točkom nepokretni elementi: papuče, povezani sa nosačem točka 1 - papuča sa frikcionom oblogom, 2 - doboš, 3 - kočni cilindar, 4 - noseća ploča, 5 - povratna opruga, 6 - oslonac papuča koeficijent trenja između papuča i doboša je prosečno između 0,35 i 0,4 (0,15..0,55) 36

37 kočna papuča Efekat pojačanja normalne i obimne sile na kočnoj papuči nailazna silazna doboš 37

38 Doboš kočnice putničkih automobila 1 - kočne papuče, 2 - doboš, 3 - kočni cilindar, 4 - noseća ploča, Hidraulički kočni cilindar doboš kočnice 1 - telo cilindra, 2 - zaštitne manžetne, 3 - klipovi sa gumicama, 4 - zaptivne gumice, 38

39 Doboš kočnice - položaj na osovini vozila 39

40 Doboš kočnice - položaj na osovini vozila 40

41 Doboš kočnice sa pneumatičkim aktiviranjem - privredna vozila Širenje papuča S-bregom 41

42 Doboš kočnice sa pneumatičkim aktiviranjem - privredna vozila neaktivirana kočnica kočenje 42